KR950002206B1 - 반도체 레이저 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

반도체 레이저 제조 방법
제 1 도의 a 내지 d는 종래의 반도체 레이저 제조 공정도.
제 2 도의 a 내지 e는 본 발명의 반도체 레이저 제조 공정도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : n형 GaAs기판 2 : n+형 GaAs퍼버층
3 : n형 Al0.45Ga0.55As클래드층 4 : 비도핑 Al0.14GaAs활성층
5,8 : P형 Al0.45Ga0.55As클래드층 5-1 : 산화 방지층
5-2 : 선택 에칭층 6 : n+형 GaAs 전류 차단층
7 : 스트립 영역 9 : P+형 GaAS캡층
10,11 : 전극
본 발명은 반도체 레이저 제조방법에 관한 것으로, 특히 결정성장시에 발생되는 알루미늄 성분의 산화를 방지하여 반도체 레이저의 성능 향상에 적당하도록 한 반도체 레이저 제조방법에 관한 것이다.
반도체 레이저는 3원계 원소 GaAlAs 또는 4원계 직접형 화합물 InGaAsP의 이종 및 동종 접합을 이용하고, 낮은 전력으로 높은 효율을 나타내어 통신기기에 사용되고 있다.
제 1도의 a 내지 d는 종래의 반도체 레이저 제조 공정도로서 이를 참조하여 단위공정 및 문제점을 설명하면 다음과 같다.
n형 GaAs기판(1)위에 분자 금속유기물 화학기상 증착법(MOCVD)을 이용하여 상기 n형 GaAs기판(1)보다 6족원소로 강하게 도핑된 n+형 GaAs 버퍼층 (2)을 성장시킨 후 3원계 화합물이 n형 Al0.45Ga0.55As클래드층(3)을 성장시킨다. 그 n형 Al0.45Ga0.55As클래드층(3) 위에 도핑되지 않고 활성층 기능을 하는 비도핑 Al0.94GaAs활성층(4)을 성장시킨 후 2족원소로 도핑된 P형 Al0.45Ga0.55As클래드층(5)을 성장시킨 후 6족 원소로 강하게 도핑된 n+형 GaAs 전류차단층(6)을 성장시켜 제 1도의 a와 동일하게 형성한다.
상기와 같이 공정을 통해 형성된 n+형 GaAs 전류차단층(6)에 포토레지스트를 도포한 후 건조시켜 포토레지스트를 마스크로 사용하여 부분적으로 노광 포토레지스트 현상등을 한 후 에칭액으로 에칭하는 사진식각 공정에 의해 스트립영역(7)을 V자홈 형태로 제 1도의 b와 같이 형성한다.
사진 식각공정에 의해 형성된 스트립 영역(7)과 n+형 GaAs 전류차단층(6)위에 두번째 결정성장으로 p형 Al0.45Ga0.55As클래드층(8)을 형성한 후 p+형 GaAs캡층(9)을 증착하여 제 1 도의 c와 동일하게 형성하고, 이후 제 1 도의 d와 같이 상기 p+형 GaAs캡층(9)과 n형 GaAs기판(1)의 양면에 전극(10)(11)을 형성하여 반도체 레이저를 제조한다.
상기와 같이 제조된 반도체 레이저의 광학적 전계는 스트립영역(7)외의 p형 Al0.45Ga0.55As클래드층(5)를 통해 n+형 GaAs 전류 차단층으로(6)으로 강하게 흡수되어 모드가 활성 스트립 영역(7)에 제한되고 안정화된다. 또한 전자 주입이 n+GaAs 전류 차단층(6)과 p형 Al0.45Ga0.55As클래드층(5) 사이의 역바이어스 p-n 접합에 의해 스트립 영역(7)에 제한된다.
상기의 단위 공정을 통해 제조하는 종래의 반도체 레이저 제조공정은 n+형 GaAs 전류 차단층 1차 성장시킨 후 사진식각 공정을 통해 스트립 영역을 형성시킨다. 이때 선택적으로 에칭을 할 시 n+형 GaAs 전류 차단층에 이웃하는 p형 Al0.45Ga0.55As클래드층 경계면까지 에칭이 되어 p형 Al0.45Ga0.55As클래드층에 포함되는 알루미늄 성분으로 인해 두번째 p형 Al0.45Ga0.55As클래드층을 성장시키는 과정에 생기는 알루미늄의 산화 및 오염으로 인해 결정성장에 악영향을 미쳐 소자의 성능을 저하시키는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여, p형 Al0.45Ga0.55As클래드층위에 알루미늄 산화를 방지하는 아연(Zn)이 도핑된 GaAs의 산화 방지층을 형성하고, n+형 GaAs 전류 차단층의 선택적 에칭을 위해 비도핑 Al0.3GaAs층인 선택에칭층을 형성함으로써 알루미늄의 산화방지 및 오염을 방지할 수 있게 하여 소자 성능을 개선하고자 창안한 것이다.
제 2 도의 a 내지 e는 본 발명의 반도체 레이저 제조 공정도로서 이를 참조하여 반도체 레이저 제조단위공정 및 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.
n형 GaAs기판(1)위에 순차적으로 세슘(Se)이 2×1018㎝-3으로 도핑된 n+GaAs버퍼층(2)을 0.5㎛ 두께로 성장시킨 후 세슘(Se)이 5×1017㎝-3으로 도핑된 n형 Al0.45Ga0.55As클래드층(3)을 1.5㎛ 두께로 성장시키고, 이후 비도핑 Al0.14GaAs클래드층(4) 및 아연(Zn)이 5×1017㎝-3으로 도핑된 p형 Al0.45Ga0.55As클래드층(5)을 0.4㎛ 두께로 성장시켜 제 2 도의 a와 동일하게 형성한다. 이후 아연(Zn)으로 5×1017㎝-3도핑된 100Å이하의 GaAs 산화 방지층(5-1)과 비도핑 Al0.3GaAs을 100Å 이하로 성장하여 선택 에칭층(5-2)을 성장시킨 후 세슘(Se)으로 3×1018㎝-3으로 도핑된 n+형 GaAs 전류 차단층(6)을 0.8㎛ 두께로 성장시켜 제 2 도의 b 동일하게 형성하며, 이후 사진식각 공정을 이용하여 선택적으로 n+형 GaAs 전류 차단층(6)을 NH4OH계의 에칭액을 사용하여 선택 에칭층(5-2) 경계면까지 에칭한 후 불산(HF)계를 이용하여 선택 에칭층(5-2)을 산화 방지층(5-1)의 경계층까지 에칭하여 스트립 영역(7)을 제 2 도의 c와 같이 형성하며, 이후 순차적으로 아연(Zn)이 5×1017㎝-3농도로 도핑된 p형 Al0.45Ga0.55As클래드층(8)을 1.5㎛두께로 성장시킨 후 또한 3×1018㎝-3으로 도핑된 P+형 GaAs캡층(9)을 0.4㎛ 두께로 연속적으로 증착시켜 제 2 도의 d와 동일하게 형성하고, 이후 상기 n형 GaAs기판(1)과 p+형 GaAs캡층(9) 상하부에 전극(10)(11)을 형성하여 제 2 도의 e와 동일하게 반도체 레이저를 제조한다.
이상에서 상세히 설명한 공정으로 반도체 레이저를 제조한 본 발명은 p형 Al0.45Ga0.55As층이 사진식각 공정시 알루미늄 성분의 노출로 인한 산화 및 미립자들에 의해 오염되는 것을 산화 방지층 및 선택 에칭으로 방지할 수 있어 소자의 전기적, 광학적 특성을 향상시키는 효과가 있게 된다.

Claims (2)

  1. 제 1 도전형 GaAs기판(1) 위에 제 1 도전형 GaAs버퍼층(2), 제 1 도전층 AlGaAs클래드층(3), 비도핑AlGaAs활성층(4), 1차 제 2 도전형 AlGaAs클래드층(5), 제 2 도전형 GaAs 산화방지층(5-1), 비도핑 AlGaAs 선택 에칭층(5-2) 및 제 1 도전형 GaAs전류 차단층(6)을 차례로 연속 성장시키는 단계와, 상기 제 1 도전형 GaAs전류 차단층(6)에 사진식각공정으로 스트립영역(7)을 정의하고 상기 제 1 도전형 GaAs전류 차단층(6)과 선택 에칭층(5-2)을 선택적 에칭하는 단계와, 상기 스트립 구조의 제 1 도전형 GaAs전류 차단층(6) 및 제 2 도전형 GaAs 산화방지층(5-1) 위에 2차 제 2 도전형 AlGaAs클래드층(8) 및 제 2 도전형 GaAs(9)을 차례로 재성장시키는 단계와, 상기 제 1 도전형 GaAs기판(1)과 제 2 도전형 GaAs캡층(9)에 전극(10)(11)을 각각 형성하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 도전형 GaAs 산화방지층(5-1) 및 비도핑 AlGaAs 선택 에칭층(5-2)은 100Å 이하의 두께로 성장시키는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 제조방법.
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